В Шанхае запущен в эксплуатацию первый в мире полностью высокотемпературный сверхпроводящий токамак, что стало прорывом в развитии технологии термоядерного синтеза для получения экологически чистой энергии, сообщил китайский интернет-канал CGTN.
Человечество пытается отказаться от ископаемого топлива и перейти к более чистой энергетике. В мире возрастает количество солнечных и ветровых электростанций. Но возобновляемые источники энергии (ВИЭ) зависимы от капризов погоды и в эксплуатации подвержены колебаниям от дефицита до избытка электроэнергии, проблема надежного и долговременного хранения которой не решена.
Согласно международному докладу «Перспективы развития мировой энергетики», если ископаемое топливо (нефть, природный газ и уголь) будет уходить с мирового рынка такими темпами, каких требуют апологеты зеленой энергетики, человечество столкнется к 2050 году с более чем 10-процентной нехваткой энергии. Это много и чревато глобальным торможением мировой экономики и социального развития.
Постоянным источником, который не выделяет углекислый газ в атмосферу, является атомная энергетика, основанная на расщеплении атомного ядра. Но к АЭС остаются вопросы по их безопасности и утилизации отходов. Поэтому физики во всем мире пытаются овладеть управлением термоядерного синтеза, который обещает почти неисчерпаемый энергопотенциал. Происходит он при чрезвычайно высоких температурах. Такая реакция происходит на Солнце. Неслучайно действующие опытно-экспериментальные токамаки называют «искусственными солнцами».
Они большие, имеют недостаточный КПД и дорогие. Шанхайский реактор имеет принципиальное отличие. «Спроектированная и построенная компанией Energy Singularity установка HH70 значительно меньше по размеру и дешевле в производстве, открывая путь к более коммерчески жизнеспособным термоядерным реакторам в будущем», — цитирует CGTN комментарий Го Хоуяна, соучредителя и технического директора Energy Singularity.
По словам Го Хоуяна, за последние несколько лет достижения в области высокотемпературных сверхпроводящих материалов и других технологий позволили разработать экономически выгодный токамак — экспериментальную установку, предназначенную для продвижения в практику энергии термоядерного синтеза. Управляемый термоядерный синтез предлагает экологически чистое и устойчивое энергетическое решение, которое может помочь в борьбе с изменением климата и истощением ресурсов, подчеркнул технический директор компании.
Размеры шанхайского инновационного реактора составляют всего два процента от установок на обычных сверхпроводящих катушках. HH70 обладает магнитной системой, изготовленной из высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Молодой фирме Energy Singularity, созданной в 2021 году, удалось реализовать свой проект всего за два года и тем самым установить рекорд по самой быстрой разработке и строительству сверхпроводящего токамака.
HH70 действует на катушках с высокотемпературной сверхпроводимостью. В качестве материала для них используется относительно дешевое соединение ReBCO (редкоземельный оксид бария и меди). В Китае уже налажено массовое производство так называемой ленты из ReBCO, использованной для изготовления названных деталей и пригодной для других целей в ядерной энергетике и других отраслях. В частности, для действующих и будущих маглевов (поезда и трамваи на магнитной подушке, обеспечивающей устойчивость и высокую скорость транспорта без непосредственного контакта с поверхностью пути) и не только.
Новое решение позволяет создавать гораздо более компактные и поэтому недорогие коммерческие термоядерные реакторы и электростанции. Ведь самым серьезным препятствием на пути к получению промышленной термоядерной энергии является то, что физикам пока не удается извлечь ее из термоядерного синтеза столько, чтобы это оправдывало общие затраты. А следующее поколение опытного реактора Energy Singularity планируется вывести на эффективность 1:10 (нынешний достигнутый максимальный эффект на больших токамаках всего 1:1,53), то есть на выработку в 10 раз больше энергии, чем ее уходит на разогрев плазмы.
Если этот показатель будет достигнут, то первый демонстратор термоядерной электростанции в исполнении Energy Singularity не за горами. Ожидается, что на новой шанхайской установке будут проверены и усовершенствованы новейшие научные наработки, что позволит создать к 2027-2028 годам опытный реактор следующего поколения. То есть стационарную сверхпроводящую модель с высоким магнитным полем и высокой температурой. А к 2030 году — и демонстратор термоядерной электростанции. Это расценивается самой перспективной возможностью для укрощения термоядерной энергии.
Прогресс китайских физиков и инженеров в HH70 демонстрирует техническую осуществимость высокотемпературных сверхпроводящих токамаков малого размера. Они имеют решающее значение для реализации устойчивых и безвредных для климата решений в создании не только чистых, но и в отличие от солнечных и ветровых постоянных источников энергии.